疼痛解剖与生理基础

疼痛解剖与生理基础

“疼痛是一种与组织损伤或潜在的损伤相关的不愉快的主观感觉和情感体验”(国际疼痛研究学会,1994), 是 大 多 数 疾 病 具 有 的 共 同 症 状 ，为 人 类 共 有 而 个 体 差 异 很 大 的 一 种 不 愉 快 的 感 觉 ， 它 提 供 躯 体 受 到 威 胁 的 警 报 信 号 ， 是 不 可 缺 少 的 一 种 生 命保 护 功 能 。 疼 痛 包 含 感 觉 和 情 感 两 个 成 份。“ 感 觉 成 份” 具 有 其 他 感 觉 的 共 性 特 点 ： 有 特 殊 的 感 受 器 、 感 受 器 激 活 所 需 的 适 宜 刺 激 、 感 受 器 的 定 位 分 布 和 对 刺 激 强 度 的 鉴 别 等 ；疼 痛 的“ 情 感 成 份” 是 与 逃 避 的 驱 动 密 切 相 关 ， 其 变 异 性 极 大 ，很 易 受 过 去 经 验 的 影 响 ， 是 临 床 的 难 题 。 伴 随 疼 痛 有 一 系 列 行 为 反 应 ， 如 缩 回 反 射、 逃 避、 保 持 损 伤 部 位 不 动 以 及 避 免 与 相 似 的 伤 害 性 刺 激 接 触 等 ，以 防 止 伤 害 性 刺 激 对 机 体 的 进 一 步 损 害 。但 是 将 疼 痛 产 生 只 是 囿 于 损 伤 的 范 畴， 显 然 是 不 全 面 的 ， 因 为 组 织 损 伤 并 不 总 是 伴 有 疼 痛 的 发 生 。 绝 大 多 数 情 况 下， 组 织 损 伤 兴 奋 伤 害 性 感 受 器 均 最 终 引 起 痛 觉 ， 但 在 有 些 状 态 下 ， 损 伤 并 不 导 致 疼 痛 。 相 反 地 ， 疼 痛 可 在 无 组 织 损 伤 时 产 生 ， 或 是 在 损 伤 已 完 全 修 复 后 仍 有 疼 痛 存 在 。

第1节 痛觉解剖学 一、伤害性感受器和传入纤维 （一）背根节（DRG）神经元

DRG细胞是感觉传入的第一级神经元，胞体发出单个轴突在节内延伸一段长度后分为两支：一支为周围神经轴突，伸向外周组织，接受感觉信息，另一支为中枢轴突，将外周传入

送至脊髓背角，完成初级感觉信息的传递。 DRG细胞依直径的大小分为三类，以大鼠为例,小细胞直径6－20μm，主要发出无髓鞘的C类轴突纤维，中等细胞直径20－35μm，发出有髓鞘的Aδ轴突纤维，大细胞直径大于35μm，主要发出有髓鞘的Aβ轴突纤维。以上三类细胞分别简称为C、 Aδ和Aβ神经元。 在正常生理状态下，将伤害性刺激转换成神经冲动的C和Aδ初级感觉神经元的外周部分，称为“伤害性感受器”。它们在形态学上是游离神经末梢，广泛分布在皮肤、肌肉、

关节和内脏器官，行使警报器的功能，使机体避开损伤性刺激防止组织受损伤。 “寂静伤害性感受器”: 在生理状态有相当数量的C纤维对常规的伤害性刺激不反应，但在组织炎症时，可产生强烈的持续性反应。这类感受器被称之“寂静（silent）伤害性感受器”或“睡眠（sleeping）伤害性感受器”。它们在鼠、猫和猴的皮肤、肌肉、关节

和内脏中普遍存在，占C类传入总数的20－25％。

（二）传入纤维

对外周神经传入纤维有两种分类标准，Erlanger和Gasser的Aα、 Aβ、Aδ、和C纤维分类， Lloyd和张香桐的I、II、III和IV类神经纤维分类。两种分类的对应关系为：I类（Aα）是肌肉传入神经，直径为12－20μm；II类（Aβ）主要是皮肤传入神经，直径

为6－12μm；III类（Aδ）在肌肉和皮肤神经中均有，直径2.5μm；IV类（C）在肌肉和皮肤神经均有，直径为0.3－3μm。在正常生理条件下，III类（Aδ）和IV类（C）传入纤

维传导外周组织的痛觉信息。

二、痛觉传导通路

痛觉传递系统包括三个主要成分：外周感觉神经、脊髓到脑干和丘脑的神经元网络，

以及丘脑和大脑皮层的相互联系。 伤害性感受器的传入冲动，在中枢第一站脊髓背角神经元初步整合后，由脊髓白质的腹外侧索（VLF）、背外侧索(DLF)和背柱（DC），传递到丘脑进行加工，伤害性信息最后到大脑皮层产生痛觉。在VLF、DLF和DC中，至少有下述的8个传递伤害性信息的神经束。

（一）脊髓丘脑束（脊丘束，STT）

脊髓背角痛敏投射神经元的轴突，在脊髓同一节段交叉至对侧，终止在丘脑。它又分为传递疼痛的痛感觉成分的“新脊丘束”，传入冲动由脊髓到丘脑特异核团（腹后外侧核VPL、腹后内侧核VPM、丘脑腹后核群PO），和传递痛觉情感成分的“旧脊丘束”（脊髓到丘脑髓板内核群）。脊丘束由背角非伤害性感受、特异伤害性感受和非特异伤害性感受等三类投射神经元的轴突组成，主要经对侧腹外侧束投射到丘脑腹后外侧核(VPL)、丘脑腹后复合体(PO)、内髓板核群(如CL、pf)和中线下核(submedius)。三类神经元的胞体分别位于脊

髓背角的I层、IV－VI层、VII－X层，但动物种系间的分布差异很大。

（二）脊髓网状束（脊网束，SRT）

脊髓伤害性传入在脊髓交叉至对侧，至延脑网状结构转换神经元，传至丘脑非特异核群。脊网束主要由脊髓背角的V、VII、VIII、X和少量I层的神经元轴突组成，投射到延脑和桥脑网状结构（延脑中央核、延脑巨细胞核、网状大细胞核、外侧网状核、脑桥核的头端和尾部、旁巨细胞核和蓝斑下核等）。在VII和X层的SRT细胞含有脑啡肽。脊网束神经元

接受广泛的外周传入会聚，包括皮肤、肌肉、关节、骨膜和内脏传入。

（三）脊髓中脑束（脊中脑束，SMT）

脊髓伤害性神经元传入在脊髓交叉至对侧，至中脑网状结构许多核团转换神经元，传至丘脑特异和非特异核群。SMT神经元的分布动物种系差异较大，在大鼠其胞体位于I、V、VII、 X层和背外侧束核，在猫位于I、IV和V层，猴的在I和IV～VIII层。SMT投射到中脑的楔状核、旁鳃核、导水管周围灰质、丘间核、Darkschewitz核、上丘深层、顶盖前核的前部和后部、红核、 Edineger－Westphal核和Cajal间隙核等。SMT的细胞包括非伤害

性、非特异性伤害和特异性伤害神经元三类。以往也将SMT归在SRT中。

（四）脊髓颈核束（脊颈束，SCT）

脊髓伤害性传入至外侧颈核转换神经元，交叉到对侧上升至丘脑特异核群。脊颈束是指背角神经元 — 外侧颈核神经元 — 丘脑（VPL和PO）的传导束，少量投射到中脑。SCT神经元主要源于IV层（60％），其次也位于III层（25％）和V层（10％），轴突传导速度为15～100米／秒，在皮肤感觉快速传导中起主要作用。所有SCT神经元接受Ab和Ad

传人，50～70％接受C传入。双侧切断猫的SCT，导致动物痛觉的严重丧失。

（五）背柱突触后纤维束（PSDC）

脊髓伤害性神经元轴突经背柱传至延脑薄束和楔束核转换神经元，交叉到对侧后，上传到丘脑特异核团。背柱突触后纤维束是发现较晚的一个传导束，是指在背柱内的突触后纤维，投射到延脑的薄、 楔束核，换神经元后投射到丘脑。PSDC的胞体主要集中在III和VI

层，也见于I、VI和VII。第III、VI层神经元的轴突延伸到第II层，因此C传入末梢可能与其形成单突触联系。在猫的背柱中PSDC纤维占背柱总传入纤维的9.3％，大部分PSDC神经元(77％)对轻触、压、伤害性机械和热刺激产生反应，属于非特异性伤害感受单位。仅

有6.7％属于特异性伤害感受神经元。

（六）脊髓下丘脑束（SHT）

脊髓伤害性神经元传入直接投射到同侧下丘脑，并交叉至对侧下丘脑。与边缘系统有密切的联系，在痛觉情感成分的信息加工中起重要作用。近来的研究表明，在鼠和猴的脊髓有大量的背角神经元直接投射到对侧下丘脑，被称为脊髓下丘脑束 (spinohypothalamic tract)。它参与介导伤害性刺激引起的自主、神经内分泌和情绪反应。1949年张香桐和Ruch在损伤松鼠猴的脊髓白质纤维变性的实验中，首先发现脊髓神经元轴突可直接投射到下丘脑。八十年代末，Giesler实验室系列的形态和生理研究，不仅证明了脊髓 － 下丘脑直接通路的存在，而且基本明确了其传递伤害性信息的功能作用，并命名为“脊髓下丘脑束”。SHT的神经元主要起源于背角I层、背角的外侧网状区(IV, V层)和X层，胞体分布从颈段到荐段整个脊髓。荧光金注射到大鼠下丘脑腹内侧核(VMH)，在脊髓有9000个神经元被逆行标记。SHT神经元轴突上行至同侧下丘脑视上交叉（SOD)，穿过中线，分布在下丘脑的许多部位，包括外侧下丘脑、下丘脑后区和背区、背内侧核、旁室核、室周核、视上交叉核以及内外侧视前区等。90％的SHT神经元对伤害性刺激反应，脊髓荐尾段的SHT神经元传递内脏的伤害性信息。基于下丘脑在神经内分泌中的特殊作用，以及是边缘系统的一个重要组成部分，因此，SHT神经元可能在应激状态的疼痛感受和痛觉的情感成份的信息传递中起重要作

用。

（七）脊髓旁臂杏仁束(SPAT)

是九十年代才被逐渐了解的一个新传导束。 脊髓伤害性传入主要由对侧DLF终止在旁臂核，换神经元后再投射到杏仁核。神经元主要起源于背角 I层，少量在II层，其轴突经对侧背外侧束(DLF) － 外侧束(LF)投射到中脑旁臂核，突触后二级神经元轴突再上行终止在杏仁核。SPAT神经元接受来自皮肤、内脏、肌肉和关节的伤害性传入，参与介导疼痛的

情感反应。

（八）脊髓旁臂下丘脑束(SPHT)

脊髓伤害性传入主要由对侧DLF终止在旁臂核，换神经元后再投 射到下丘脑。SPHT与SPAT同源，功能也相似。主要区别是，在旁臂核的突触后二级神经元 轴突终止在下丘脑

腹内侧核(VMH)。

三、疼痛整合中枢

脊髓背角由初级感觉传入末梢、脊髓中间神经元、脊髓投射神经元和脊髓上结构的下行纤维组成，构成复杂的神经网络，是感觉信息传入的门户和整合的初级中枢。

（一）脊髓背角

瑞典解剖学家Rexed（1952）根据神经的形状、大小、走向和密度，按罗马字母I-X将猫的脊髓灰质分为10层，后来的研究证明这种分类也适用其它动物，因此被广泛接受。

与感觉传入有关的主要的I－VII层和X层。 背根的有髓鞘和无髓鞘纤维进入脊髓时完全分开，有髓鞘大直径传入纤维进入脊髓背角走向中间，在背柱分为上升支和下降支，由此再分支进入背角。小直径有髓鞘Aδ和无髓鞘C纤维在脊髓背外侧进入背角，也分上下支，跨越1－2个脊髓节段，这些纤维的大多数构成位于脊髓灰质背外侧边缘的李骚氏束(Lissauer’s tract)。Aδ和C伤害性感受器细

胞的传入轴突纤维由背根经李骚氏束进入背角，Aδ传入纤维终止在脊髓背角的I、V、X层，C传入纤维终止在背角II层的背部（IIo），而有些仅对非伤害性刺激反应的低阈值机械感受器的C纤维终止在II层的腹部（IIi）。传递非伤害性信息的Aβ传入纤维终止在III－V层。内脏传入纤维主要投射到脊髓I、IIo、V和X层，肌肉传入主要在I和V层的外侧部。 众所周知，感觉传入由背根传导。近来的研究表明在腹根中有30％是无髓鞘纤维，其中大多数是背根神经节细胞的传入轴突，这违背了经典的感觉传入由背根进入脊髓的概念。有证据表明伤害性信息也可通过腹根C纤维传入，终止在背角的浅层。在切断背根的动物上，刺激坐骨神经引起血压轻微升高，动脉注射缓激肽增加屈肌运动神经元和背角神经元的发放。切断腹根后刺激其向心端，不影响运动神经元和背角神经元的活动，但刺激远心端引起这些神经元兴奋，说明腹根传入并非经腹根直接进入脊髓，可能在腹根中延伸一段又返回

到背根。 1．I层：是覆盖在脊髓背角表面最薄的一层细胞，通常大约是一个细胞的厚度，在背角的最表面将背柱和背角胶质区分割开来，并且向外侧扩展，呈弧形从腹面卷曲在背角II层的腹面，贯穿脊髓全长，荐骶和腰段最明显。神经元主要是边缘细胞，胞体为梭形或锥形，直径20－60微米，其树突很长而少分支，很少有小棘，以内外走向扩展，与II层平行，偶尔进入II层。边缘细胞的轴突很细，常源于树突，轴突进入附近白质后分升、降支，部分以脊髓前连合投射到脑干和丘脑，部分进入脊髓的其他区域，形成节间联系。边缘细胞的传入来自李骚氏束和附近白质的轴突细支，以及来自其紧邻的第II层细胞的轴突传入，在大鼠I层神经元接受的传入中，50％以上来自外周初级传入，主要是传导高阈值机械感受器冲

动的Aδ纤维。 2．II层：贯穿脊髓全长，荐骶、腰和第一颈髓等节段最为发达。由排列紧密的小细胞和纤维末梢组成的网状组织，在显微镜下呈透明状，是背角最明显的一层，类似一对浓密的双眉，也叫罗氏胶质层（SG）。细胞有多种类型，以位于背部（IIo）的柄细胞和腹部（IIi）的岛细胞两类细胞为主。柄细胞是因其树突上具有短柄状小脊而得名。柄细胞的轴突投射到I层，将初级传入信号中继至I层神经元，其功能参与兴奋性突触传递。岛细胞轴突重复地在它们的树突树附近分支，扩展至整个II层，树突呈柱状沿II层头尾方向平行走向，树突重复分支，又常常分出细支，末梢是念珠状终末，含有密集的突触小泡，只有单一的树突棘

进入突触球结构。岛细胞的被认为是抑制性中间神经元。 伤害性传入主要终止在SG，它与SG中间神经元、背角层（III－V）投射神经元的树突和脑干下行纤维形成局部神经网络。在SG有丰富的经典递质、神经肽及其受体，它是伤害性信息传入的第一站，是脊髓中神经结构和化学组成最复杂的区域, 因此,SG层是痛觉调制

的关键部位。 在I－IV层（特别是II层）中，有一种特有的突触球（glomeruler）结构，它是由居于中心的初级传入末梢和包围在四周的许多树突和轴突组成，相互构成轴突－轴突、轴突－树和树突－轴突型的突触。这种突触球在伤害性信息调制中起重要作用。突触球是SG中最突出的一个结构，它由无髓鞘纤维中央轴突终末和紧紧包围中央轴突的几个树突与轴突终末，共同形成的一种球状的突触结构，胶质细胞将这种复合体与周围分割开来。这个特化的突触球是背角的一个关键结构，如此复杂的突触联系为感觉信息的加工提供了精细的形态基础。虽然突触球是SG中的一个标志性结构，但相对突触总量而言，仍然居寡（约5％），

大多数是非突触球结构的轴－树突触。 3．III层：贯穿脊髓全长，腰段最发达，胸段最小，由大量的有髓鞘纤维、投射神经元和类似II层中的中间神经元组成，因此过去也将此层归于II层（SG）。III层细胞较大，

形态多样，分布疏松，其树突和轴突分支更为广泛。部分脊颈束神经元和背柱突触后神经元分布在此层，它们的树突呈天线样走向背部伸延到II层直接接受初级传入C纤维的单突触联系。另一类锥体神经元的树突呈扇形分布，可直接与各种类型的初级传入形成突触，大部分传入纤维介导毛囊感受器和巴氏小体信息，也有小纤维终止在III层。III层神经元轴突除投射到SG层、背角深层和邻近的白质，除了构成脊髓内的联系外，大量的轴突投射到延

脑尾端的薄核、楔核和外侧颈核。 4．IV层：是背角中相对厚的一层，由各种大小不同形态各异的神经元组成。小细胞8－11微米，大细胞35－45微米。基于神经元大小不同的非均匀性和特大细胞的存在，很易与III层区分。大的天线型神经元，其树突像天线一样延伸到II层呈广泛分布，与SG细胞的轴突和初级传入形成突触。此外还有树突纵向分布的中央神经元和树突横向分布的神经元。大量脊颈束和脊丘束神经元胞体位于IV层，其轴突分别经前连合投射到对侧外侧颈核和丘脑，有些神经元轴突也到达背角的V、VI和VII层等其他区域。由于IV层神经元的树突伸到I－III层，它可直接接受进入背角浅层的初级传入，同时，初级传入纤维也直接进入IV层，与神经元胞体和树突形成轴突－胞体突触和轴突－树突突触。许多轴突－轴突突

触和树突－树突突触在IV层形成突触球结构。 5．V层：在背角是内外走向最狭窄的部分，而在背腹走向很厚，位于被称谓背角“颈”部的区域。除胸段外，V层分为外、内两区，外侧区约占三分之一，内含较大的神经元（30－45微米），而内侧区是有许多密集排列的小神经元（8－10微米）。由于外侧区含有大量的有髓鞘纤维，因此，组织染色的显微切片观察呈网状结构组织，是V层的一个明显标志。V层神经元的树突与IV层神经元的树突相似，更多的呈纵向辐射状，基树突也比IV层神经元的大。大量属于脊丘束神经元，初级传入和脑干下行纤维与其形成突触，这些神经元的轴

突经前连合投射到对侧丘脑，另一些神经元轴突经同侧外侧索投射到外侧颈核。 6．VI层：是背角的最底层，只在脊髓的颈、腰膨大部存在，与V层相比，细胞较小，8－35微米，排列规则。在显微镜下，从层比V和VII层暗，也分内外两区，内侧区是一群排列紧密染色深的小神经元，而外侧区是三角形和星状的较大的神经元。树突分布类似V层细胞，呈背腹和内外的辐射走向。来自脑的大量下行纤维和初级传入终止在此层。VI层的大多数神经元可能属于脊髓内的固有系统，也存在大量的投射神经元，其轴突投射到外侧

颈核和丘脑。 7．VII层：是脊髓灰质的中心部分，是一个不规则区域，脊髓不同节段形状不同，在颈、腰膨大处延伸到脊髓腹角。VII层中有大量投射神经元、中间神经元和运动神经元存在，

接受来自红核的下行纤维。投射神经元轴突上行至中脑和小脑。

8．X层：是围绕中央导水管周围的灰质，并包括灰质连合，接受来自皮肤和内脏的会

聚性伤害性传入。

VIII和IX层：位于脊髓腹角，是运动神经元集中的区域。

（二）丘脑与大脑皮层是痛觉高级中枢

感觉传入冲动通过几个传导束到达痛觉的高级中枢--丘脑，进行加工和整合。 1．内侧丘脑核团：主要包括髓板内核、丘脑中央下核(nucleus submedius,Sm)和腹内侧核(VM)和背内侧核(MD)。主要参与介导伤害性感受和痛感觉的情绪-激动成分， （1）丘脑髓板内核主要包括丘脑中央外侧核(CL),中央中核(CM)和束旁核(Pf)或称

CM-Pf复合体以及其它一些结构。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g93a.html